Национальный Институт Стандартов и Технологии США (NIST) спроектировал и проверил экспериментальные антенны, которые очень эффективны при размерах антенн, меньших стандартных антенных систем с сопоставимыми свойствами. В принципе, это может заинтересовать производителей устройств для Джеймса Бонда.   Новые антенны могут быть полезными в любых беспроводных системах, таких как устройства аварийной связи, микродатчики и портативные радары.

Инженеры NIST работают с учеными от Аризонского университета (Tucson) и Boeing Research & Technology (Сиэтл, Вашингтон), чтобы проектировать антенны, включающие метаматериалы - материалы, спроектированные с новыми, часто микроскопическими структурами, чтобы добиться необычных свойств. Новые антенны излучают всего 95 процентов подаваемого радиосигнала и все же бросают вызов обычным устройствам. Стандартные антенны, для того чтобы работать эффективно, должны быть длиной по крайней мере в половину длины волны сигнала. На 300 МГц, например, антенна должна была бы быть пол-метра длиной. Экспериментальные антенны такие маленькие, что не превышают одну пятидесятую длины волны и могут быть еще меньше.

В их последнем опытном образце * исследовательская группа использовала металлическую проводную антенну, напечатанную на маленьком квадрате меди, с размером стороны меньше 65 миллиметров. Антенна телеграфирована источнику сигнала. Установленный в конце квадрата "Z элемент”, который действует как метаматериал—a Z-сформированная полоса меди с катушкой индуктивности (устройство, которое хранит магнитную энергию ) в центре (см. фотографию).

 

"Назначение антенны состоит в том, чтобы передать энергию в свободное пространство,” объясняет инженер NIST Christopher Holloway , "Но проблема с антеннами, которые являются очень маленькими по сравнению с длиной волны, состоит в том, что большая часть сигнала возвращается обратно к источнику. Метаматериал заставляет антенну вести себя, как будто она намного больше, чем это действительно, потому что структура антенны захватывает энергию и повторно излучает ее.” Обычные антенны, говорит Holloway, достигают подобного эффекта, добавляя согасующие элементы, чтобы повысить эффективность, но метаматериал может сделать систему намного меньшей".

Еще более интригующе то, что говорит Holloway , "метаматериал - намного ‘быстрее частоты.’ Возможно, что мы смогли бы настраивать их "на лету", чтобы работать с любой частотой, которую мы хотим. В известной степени это не возможно с обычными антеннами.

Антенны Z были разработаны и изготовлены в Аризонском университете и частично были протестированы в Boeing Research & Technology. Измерения эффективности были выполнены в лабораториях NIST в Boulder, Колорадо. Продолжающееся исследование спонсируется Оборонным Агентством Проектов Перспективных исследований.

 

Литература:

 * R.W. Ziolkowski, P. Jin, J.A. Nielsen, M.H. Tanielian and C.L. Holloway. Design and experimental verification of Z antennas at UHF frequencies. IEEE Antennas Wireless Propag. Lett., 2009 vol. 8, pp. 1329-1332.

 

По материалам из блога K6RJ